Ⅰ 怎么确定结构随地震作用
按《建筑抗震设计规范》GB50011-2001中的有关要求
确定工程结构的地震作用(公式、表格详见规范)
5 地震作用和结构抗震验算
5.1 一般规定
5.1.1 各类建筑结构的地震作用,应符合下列规定:
1 一般情况下,应允许在建筑结构的两个主轴方向分别计算水平地震作用并进行抗震验算,各方向的水平地震作用应由该方向抗侧力构件承担.
2 有斜交抗侧力构件的结构,当相交角度大于15°时,应分别计算各抗侧力构件方向的水平地震作用.
3 质量和刚度分布明显不对称的结构,应计入双向水平地震作用下的扭转影响;其他情况,应允许采用调整地震作用效应的方法计入扭转影响.
4 8、9度时的大跨度和长悬臂做岩结构及9度时的高层建筑,应计算竖向地震作用.
注:8、9度时采用隔震设计的建筑结构,应按有关规定计算竖向地震作用.
5.1.2 各类建筑结构的抗震计算,应采用下列方法:
1 高度不超过40m 、以剪切变形为主且质量和刚度沿高度分布比较均匀的结构,以及近似于单质点体系的结构,可采用底部剪力法等简化方法.
2 除1款外的建筑结构,宜采用振型分解反应谱法.
3 特别不规则的建筑、甲类建筑和表5.1.2-1所列高度范围的高层建筑,应采用时程分析法进行多遇地震下的补充计算,可取多条时程曲线计算结果的平均值与振型分解反应谱法计算结果的较大值.
采用时程分析法时,应按建筑场地类别和设计地震分组选用不少于二组的实际强震记录和一组人工模拟的加速度时程曲线,其平均地震影响系数曲线应与振型分解反应谱法所采用的地震影响系数曲线敏埋在统计意义上相符,其加速度时程的最大值可按表5.1.2-2采用.弹性时程分析时,每条时程曲线计算所得结构底部剪力不应小于振型分解反应谱法计算结果的65% ,多条时程曲线计算所得结构底部剪力的平均值不应小于振型分解反应谱法计算结果的80%.
注:括号内数值分别用于设计基本地震加速度为0.15g和0.30g的地区.
4 计算罕遇地震下结构的变形,应按本章第5.5节规定,采用简化的弹塑性分析方法或弹塑性时程分析法.
注:建筑结构的隔震和消能减震设计,应采用本规范第12章规定的计算方法.
5.1.3 计算地震作用时,建筑的重力荷载代表值应取结构和构配件自重标准值和各可变荷载组合值之和.各可变荷载的组合值系数,应按表5.1.3 采用.
注:硬钩吊车的吊重较大时,组合值系数应按实际情况采用.
5.1.4 建筑结构的地震影响系数应根据烈度、场地类别、设计地震分组和结构自振周期以及阻尼比确定.其水平地震影响系数最大值应按表5.1.4-1采用;特征周期应根据场地类别和设计地震分组按表5.1.4-2采用,计算8、9度罕遇地震作用时,特征周期应增加0.05s.
注:1 周期大于6.0s的建筑结构所采用的地震影响系数应专门研究;
2 已编制抗震设防区划的城市,应允许按批准的设计地震动参数采用相应的地震影响系数.
注:括号中数值分别用于设计基本地震加速度为0.15g和0.30g的地区.
5.1.5 建筑结构地震影响系数曲线(图5.1.5)的阻尼调整和形状参数应符合下列要求:
1 除有专门规定外,建筑结构的阻尼比应取0.05,地震影响系数曲线的阻尼调整系数应按1.0采用,形状参数应符合下列规定:
1)直线上升段,周期小于0.1s的区段.
2)水平段,自0.1s至特征周期区段,应取最大值(αmax).
3)曲线下降段,自特征周期至5倍特征周期区段,衰减指数应取0.9.
4)直线下降段,自5倍特征周期至6s区段,下降斜率调整系数应取0.02.
2 当建筑结构的纯拿御阻尼比按有关规定不等于0.05时,地震影响系数曲线的阻尼调整系数和形状参数应符合下列规定:
1)曲线下降段的衰减指数应按下式确定:
式中r-曲线下降段的衰减指数;
ζ - 阻尼比.
2)直线下降段的下降斜率调整系数应按下式确定:
η1=0.02+(0.05-ζ)/8(5.1.5-2)
式中η1-直线下降段的下降斜率调整系数,小于0时取0.
3)阻尼调整系数应按下式确定:
式中η2-阻尼调整系数,当小于0.55时,应取0.55.
5.1.6 结构抗震验算,应符合下列规定:
1 6度时的建筑(建造于IV类场地上较高的高层建筑除外),以及生土房屋和木结构房屋等,应允许不进行截面抗震验算,但应符合有关的抗震措施要求.
2 6度时建造于IV类场地上较高的高层建筑,7度和7度以上的建筑结构(生土房屋和木结构房屋等除外),应进行多遇地震作用下的截面抗震验算.
注:采用隔震设计的建筑结构,其抗震验算应符合有关规定.
5.1.7 符合本章第5.5节规定的结构,除按规定进行多遇地震作用下的截面抗震验算外,尚应进行相应的变形验算.
5.2 水平地震作用计算
5.2.1 采用底部剪力法时,各楼层可仅取一个自由度,结构的水平地震作用标准值,应按下列公式确定(图5.2.1):
式中FEk-结构总水平地震作用标准值;
α1-相应于结构基本自振周期的水平地震影响系数值,应按本章第5.1.4条确定,多层砌体房屋、底部框架和多层内框架砖房,宜取水平地震影响系数最大值;
Geq-结构等效总重力荷载,单质点应取总重力荷载代表值,多质点可取总重力荷载代表值的85%;
Fi-质点i的水平地震作用标准值;
Gi,Gj-分别为集中于质点i、j的重力荷载代表值,应按本章第5.1.3条确定;
Hi,Hj-分别为质点i、j的计算高度;
δn--顶部附加地震作用系数,多层钢筋混凝土和钢结构房屋可按表5.2.1采用,多层内框架砖房可采用0.2,其他房屋可采用0.0;
ΔFn-顶部附加水平地震作用.
注:T1为结构基本自振周期.
5.2.2 采用振型分解反应谱法时,不进行扭转耦联计算的结构,应按下列规定计算其地震作用和作用效应:
1 结构j振型i质点的水平地震作用标准值,应按下列公式确定:
式中Fji——j振型i质点的水平地震作用标准值;
αj——相应于j振型自振周期的地震影响系数,应按本章第5.1.4条确定;
Xji——j振型i质点的水平相对位移;
rj——j振型的参与系数.
2 水平地震作用效应(弯矩、剪力、轴向力和变形),应按下式确定:
式中SEk——水平地震作用标准值的效应;
Sj——j振型水平地震作用标准值的效应,可只取前2~3个振型,当基本自振周期大于1.5s或房屋高宽比大于5时,振型个数应适当增加.
5.2.3 建筑结构估计水平地震作用扭转影响时,应按下列规定计算其地震作用和作用效应:
1 规则结构不进行扭转耦联计算时,平行于地震作用方向的两个边榀,其地震作用效应应乘以增大系数.一般情况下,短边可按1.15采用,长边可按1.05采用;当扭转刚度较小时,宜按不小于1.3采用.
2 按扭转耦联振型分解法计算时,各楼层可取两个正交的水平位移和一个转角共三个自由度,并应按下列公式计算结构的地震作用和作用效应.确有依据时,尚可采用简化计算方法确定地震作用效应.
1)j振型i层的水平地震作用标准值,应按下列公式确定:
式中Fxji、Fyji、Ftji——分别为j振型i层的x方向、y方向和转角方向的地震作用标准值;
Xji、Yji——分别为j振型i层质心在x、y 方向的水平相对位移;
φji——j振型i层的相对扭转角;
ri——i层转动半径,可取i层绕质心的转动惯量除以该层质量的商的正二次方根;
γtj——计入扭转的j振型的参与系数,可按下列公式确定:
当仅取x方向地震作用时
当仅取y方向地震作用时
当取与x 方向斜交的地震作用时,
式中γxj、γyj——分别由式(5.2.3-2)、(5.2.3-3)求得的参与系数;
θ——地震作用方向与x方向的夹角.
2)单向水平地震作用的扭转效应,可按下列公式确定:
式中SEk——地震作用标准值的扭转效应;
Sj、Sk——分别为j、k振型地震作用标准值的效应,可取前9~15个振型;
ζj、ζk——分别为j、k振型的阻尼比;
ρjk——j振型与k振型的耦联系数;
λT——k 振型与j振型的自振周期比.
3)双向水平地震作用的扭转效应,可按下列公式中的较大值确定:
式中Sx、Sy分别为x向、y向单向水平地震作用按式(5.2.3-5)计算的扭转效应.
5.2.4 采用底部剪力法时,突出屋面的屋顶间、女儿墙、烟囱等的地震作用效应,宜乘以增大系数3,此增大部分不应往下传递,但与该突出部分相连的构件应予计入;采用振型分解法时,突出屋面部分可作为一个质点;单层厂房突出屋面天窗架的地震作用效应的增大系数,应按本规范9章的有关规定采用.
5.2.5 抗震验算时,结构任一楼层的水平地震剪力应符合下式要求:
式中 VEki——第i层对应于水平地震作用标准值的楼层剪力;
λ——剪力系数,不应小于表5.2.5规定的楼层最小地震剪力系数值,对竖向不规则结构的薄弱层,尚应乘以1.15的增大系数;
Gj——第j层的重力荷载代表值.
注:1 基本周期介于3.5s和5s之间的结构,可插入取值;
2 括号内数值分别用于设计基本地震加速度为0.15g和0.30g的地区.
5.2.6 结构的楼层水平地震剪力,应按下列原则分配:
1 现浇和装配整体式混凝土楼、屋盖等刚性楼盖建筑,宜按抗侧力构件等效刚度的比例分配.
2 木楼盖、木屋盖等柔性楼盖建筑,宜按抗侧力构件从属面积上重力荷载代表值的比例分配.
3 普通的预制装配式混凝土楼、屋盖等半刚性楼、屋盖的建筑,可取上述两种分配结果的平均值.
4 计入空间作用、楼盖变形、墙体弹塑性变形和扭转的影响时,可按本规范各有关规定对上述分配结果作适当调整.
5.2.7 结构抗震计算,一般情况下可不计入地基与结构相互作用的影响;8度和9度时建造于Ⅲ、Ⅳ类场地,采用箱基、刚性较好的筏基和桩箱联合基础的钢筋混凝土高层建筑,当结构基本自振周期处于特征周期的1.2倍至5倍范围时,若计入地基与结构动力相互作用的影响,对刚性地基假定计算的水平地震剪力可按下列规定折减,其层间变形可按折减后的楼层剪力计算.
1 高宽比小于3的结构,各楼层水平地震剪力的折减系数,可按下式计算:
式中φ——计入地基与结构动力相互作用后的地震剪力折减系数;
T1——按刚性地基假定确定的结构基本自振周期(s);
ΔT——计入地基与结构动力相互作用的附加周期(s),可按表5.2.7采用.
2 高宽比不小于3的结构,底部的地震剪力按1款规定折减,顶部不折减,中间各层按线性插入值折减.
3 折减后各楼层的水平地震剪力,应符合本章第5.2.5条的规定.
5.3 竖向地震作用计算
5.3.1 9度时的高层建筑,其竖向地震作用标准值应按下列公式确定(图5.3.1);楼层的竖向地震作用效应可按各构件承受的重力荷载代表值的比例分配,并宜乘以增大系数1.5.
式中 FEvk——结构总竖向地震作用标准值;
Fvi——质点i的竖向地震作用标准值;
avmax——竖向地震影响系数的最大值,可取水平地震影响系数最大值的65%;
Geq——结构等效总重力荷载,可取其重力荷载代表值的75%.
5.3.2 平板型网架屋盖和跨度大于24m屋架的竖向地震作用标准值,宜取其重力荷载代表值和竖向地震作用系数的乘积;竖向地震作用系数可按表5.3.2采用.
注:括号中数值分别用于设计基本地震加速度为0.15g和0.30g的地区.
5.3.3 长悬臂和其他大跨度结构的竖向地震作用标准值,8度和9度可分别取该结构、构件重力荷载代表值的10%和20%,设计基本地震加速度为0.30g时,可取该结构、构件重力荷载代表值的15%.
Ⅱ 建筑结构设计中抗震问题探讨
建筑结构设计中抗震问题探讨
摘要: 地震灾害是人类面l临的重大灾难,在建筑结构设计中应当考虑抗震问题,并采取行之有效的措施,增强建筑物的抗震能力,减少地震引起的损失。本文讨论了建筑结构设计中有关抗震方面的注意问题和原则,并提出了相关措施。
关键词: 建筑结构设计;抗震;概念设计;抗震计算;构造设计
人类面临的诸多自然灾害中,地震无疑是对生命财产危害最严重的一种。由于地震的波及范围广,不可预测性,每次地震发生都会造成大量的建筑物倒塌或者人员伤亡,间接损失更是难以估量。中国是全球地震的频发区,约占全球年平均次数的1/3,因此建筑物抗震尤为必要,要提高建筑物防震性能是建筑结构设计中必须考虑的问题。
抗震设计主要考虑三个方面的问题:概念设计、抗震计算和构造设计。概念设计把握设计的基本原则,考虑场地条件及其稳定性,建筑的外形尺寸和建筑面的布置等等;抗震计算是抗震设计中的定量手段;构造设计在具体实施上保证结构整体性,弥补局部的薄弱缺陷等问题,保证抗震计算的有效性。
1、抗震概念设计
抗震概念设计主要是依兄拆据工程经验和地震灾害总结出的根据设计思路和原则对建筑物进行总体布置和明确细部构造的过程。一般不经过数值计算,主要的依据因素包括:结构破坏机理、整体与分体系的力学关系、以往抗震和震害积累的经验、工程经验等等,是对建筑结构抗震问题的宏观把握。
1.1抗震概念设计中的考量原则建筑场地选择:根据工程的要求,要对场地进行综合评价,尽量选择有利地段,避免不利地段,这样有利于抗震设计,如果建筑地段无法避免不利地段,应当采取抗震措施。由于建筑物的自振周期,要避免建筑物在地震发生时出现共振现象,建筑地基的设计要符合下列标准:①如果地基土质不均匀诸如液化土、新填土或者软粘性土时,要考虑在地震发生时的地基不均匀沉降,及时采取有效措施;② 同一结构设计单元基础设计要合理,尽量避免全部设置在地基土相同的地方,不可以采取不同的基础形式,诸如部分桩基,部分天然地基等现象。在危险地段,坚决避免甲、乙类建筑。
1.2 建筑体型选择建筑物的体型尽量简单、规则、对称,立面选择可以采用三角形、矩形或者梯形等布局,避免倒梯形或者变化突然的阶梯型立面。建筑物的高度适当降低,严格限制高宽比。抗侧力结构的平面布置也要避免不规则形状,以保证建筑良好的整体性。
1.3结构抗震体系的选择
(1)结构体系应当按照建筑物的抗震设防烈度、抗震设防类别、建筑高度、场地条件和其他如经济、技术和使用条件等因素的综合考虑决定。
(2)结构体系应当提供地震作用传递途径和计算简图,结构的布置要具备多层抗震防线。
(3)结构部件连接要合理,要有一定的变形能力和强度,避免因为部分构件的破坏或部分结构而破坏整个结构的抗震能力和对重力的承载能力。
(4)建筑物还要具有合格的抗震承载力,以及消耗地址能量和良好的变形能力。
(5)对于潜在的问题结构或者薄弱部位,要采取措施解决或者加强薄弱环节,防止出现应力集中和变形集中。
(6)结构平面的两个主轴方面的动力特性要相近,加强平面连接,提高竖向的整体刚度。
1.4 加强对非结构构件的处理要考虑建筑幕墙等结构在地震中出现的羡派枣.变形,采取有效的连接方法,预埋件锚固要合理,并采取加强措施,减少地震力通过非结构部件向主体传递。采用轻质材料作为墙体材料,减少建筑物的重量,建筑物重量越小,地震力越小。刚性护墙要与主体保持可靠连接,沿纵向均匀对称布置,确保承受结构在不同方向产生的位移。另外新修订的抗震规范设计羡迟增加了框架结构的围护墙和隔墙等强制性条文,保证设置合理以确保主体结构的抗震能力。
2、抗震计算
结构抗震计算包括地震作用计算和结构抗震验算两部分。
2.1地震作用的基本原则主要有
(1)应当分别计算建筑结构的两个主轴方想的水平地震作用,并且由各方向的抗侧力的结构承受该方向的地震水平作用。如果出现交叉抗侧力结构,如果角度大于15~,也要分别计算各个方向的水平地震作用。
(2)如果结构质量和刚度的分布不明显,则要考虑双向水平地震作用下的扭转影响。
(3)对于长悬臂和大跨度结构以及。度时的高层建筑,必须计算竖向地震作用。
2.2 结构抗震计算的基本方法主要包括:底部剪力法、振型分解反应谱法和时程分析法。
(1)一般来说凡事属于广义的单自由度体系的建筑物,都可以采用底部剪力法来计算水平地震作用,如果建筑物高度低于40m,质量和刚度沿高度分布比较均匀的以剪切变形为主的结构都可以使用底部剪力法。底部剪力法的基本思路是:水平地震作用和底部剪力相等。
(2)振型分解反应谱法的理论基础是单自由度体系的反应谱,通常分解振型方式计算多自由度体系的地震反应。这一方法的优点是对结构的动力特性考虑全面,对于大多数建筑物都能给出满意的计算结果,并且计算过程简单。因而成为当前比较普遍采用的方法。时程分析法又称为直接动力法,时程分析法算法精细,通过运动微分方程对结构物进行计算,可以算出结构件内力的时程变化关系,和各个质点的位移、加速度和速度动力反应。然而本算法具有局限性,当前使用并不普遍。
2.3 抗震验算在验算时不同建筑的整体性决定了刚性、刚柔、柔性计算的选择,建筑结构设计中,必须合理的确定建筑物的刚度,刚度既不可过大也不可过小,如果过大则钢结构自振周期短,所承受的地震作用相应增大,不但造成了原材料的浪费,导致的后果也比较严重;如果过柔,在地震时很可能因设计缺陷导致建筑物变形,影响了正常使用。另外场地土的类别也是抗震验算时候必须注意的方面。如有条件可以增加剪力墙,或者将框架设计成双向梁柱刚接体系,或者是讲部分的框架梁搭建在其它框架梁上。雨篷不得从填充墙内出挑,对于阳台处梁和大跨度的雨篷要考虑抗扭,扭矩是梁中心线处板的负弯矩乘以跨度的一半。柱和框架梁的混凝土等级可以相差一级。
3、抗震构造设施
Ⅲ 什么是结构的地震反应什么是”鞭梢效应” 设计时如何考虑这种效应
答:地震作用下突出建筑物屋面的附属小建筑物,如电梯间、女儿墙、附墙烟囱等由于重量和刚度突然变小,高振型影响较大,会产生鞭端效应.
结构按底部剪力法计算时,只考虑了第一振型的影响,突出屋出的小建筑物在地震中相 当于受到从屋面传来的放大了的地面加速度,采用闭州基底轿竖蔽剪力法计算这类小建筑的地震作用效 应时应乘以放纤悄大系数 3.放大系数是针对突出屋面的小建筑物强度验算采用的,局部放大作用不往下传.
Ⅳ 多层钢结构厂房的抗震计算要点
进行抗震验算时,只考虑水平地震作用,并在结构的两个主轴方向分别验算,各方向的水平地震作用应全部由该方向的抗震构件承担。水平地震作用可采用底部剪力法或振型分解反应谱法进行计算。计算时,在多遇地震下,阻尼比可采用0.035;在罕遇地震下,阻尼比可采用0.05.
厂房重力荷载代表值和组合系数,除符合第3章的规定外,尚符合下列规定:
(1)楼面检修荷载不应小于4kN/m2,荷载组合值系数可取0.4;
(2)成品或原料堆积露面荷载取值按实际采用,荷载组合值系数取为0.8;
(3)设备和料斗内的物料充满度按实际运行状态采用,当物料为间断加料时,物料重力荷载的组合值系数取为0.8;
(4)管道内物料重力荷载按实际运行状态取用,组合值系数取为1.0.
直接支承设备和料斗的构件及其连接,除振动设备计算动力荷载外,尚应计入其重力支承构件及连接的地震作用。设备与料斗对支承构件及其连接的水平地震作用,可按下式确定:
Fs=аmaxλGeq
λ=1.0+Hx/Hn
式中:Fs;设备或料斗重心处的水平地震作用标准值;
аmax;水平地震影响系数最大值;
Geq;设备或料斗的重力荷载代表值;
λ;放大系数;
Hx;基础至设备或料斗重心的距离;
Hn;基础底部至建筑物顶部的距离。
此水平地震作用
对支承构件产生的弯矩、扭矩,取设备或料斗重心至支撑构件形心距计算。培卜
多层钢结构厂房荷载效应组合按第3章的有关规定进行。
平面布置较规则的多层框架,其横向框架的计算采用平面计算模型,当平面不规则且楼盖为刚性楼盖时,采用空间计算模型;厂房的纵向框架的计算,可按柱列法计算,当各柱列纵向刚度差别较大且楼盖为刚性楼盖时,采用空间整体计算模型。有压型钢板的现浇钢筋混凝土楼板,板面开孔较小且用栓钉等抗剪连接件与钢梁连接时,楼盖视为刚性楼盖。
地震作用效应计算时,采用层间计配镇穗算模型,同时按不同围护结构考虑自振周期的折减系数Ψ。当为轻质砌块及悬挂预制墙板时,Ψ取0.9;当为重砌体外包时,Ψ取0.85;当为重砌体墙嵌砌时,Ψ取0.8.对所有围护墙只计入质量,不考虑刚度及抗震共同工作。当设备或支承设备的结构与厂房共同工作时,其水平地震作用计算时,应计入设备及其支撑结构的刚度,地震作用效应按设备或支承设备结构与厂房结构侧移刚度的比例分配。
多层框架的横向框架计算采用计算机计算,当对层数不多的框架采用手算方法时,其竖向荷载作用下的内力效应可用近似的分层法计算,水平荷载作用下的内力效应可采用半刚架法、D值法等近似方法计算。
计算层间位移时,框架-支撑结构可不计入梁柱节点域剪切变形的影响,但腹板厚度不宜小于梁、柱截面高度之和的1/70。
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Ⅳ 建筑结构抗震设计问题及解决策略
第1篇:建筑结构设计中抗震设计探讨
1、建筑结构抗震设计存在的问题
1.1不够重视建筑抗震的问题近些年来,我国连续发生了不少大大小小的地震,这些地震所造成的直接影响就是给人们的生命、财产安全带来了无可弥补的损失,造成该损失的大部分原因是我国已有的建筑物缺乏足够的抗震性能。另外,还有一些建筑的设计人员不够重视建筑结构抗震设计的重要性,在确定设计方案时不够重视建筑结构设计中的抗震设计的合理性,导致设计方案中的抗震设计内容被忽视,这种情况在一些改建,扩建工程中尤为普遍,在地震灾害来临时就会留下致命的隐患。因此,这就要求建筑结构设计人员在建筑结构设计的时候,要严格按照抗震规范的条款,根据该地区的自然条件来选择恰当的抗震级别和合理的抗震构造措施。必须考虑怎样能最大限度的提高建筑物的抗震性能,从而确保人们的生命财产安全。
1.2建筑结构抗震设计验证问题
为了检验建筑抗震结构分析结果的合理游衡慧性、有效性,目前可采用三种验证手段:第一进行建筑抗震模型试验;第二对建筑地震反应监测;第三对建筑震害研究。实践是检验真理的唯一标准,试验是实践的一种近似体现。与航天工程、机械工程领域相比,由于建筑结构体型庞大,几乎不可能完成足尺建筑结构的抗震加载试验,因此通常采用建筑抗震模型结构试验。近几年,国际上陆续举办多次不同类型建筑抗震结构的盲神答测试验,以检验现有的各种抗震设计计算模型的模拟方法。试验结果表明采用不同软件甚至采用同一软件所模拟的建筑结构抗震设计结果相互都存在一定的差异,这也说明我们目前的结构地震反应分析还有待进一步的完善。此外,由于在已有的建筑安装监测设备数量很少或甚至没有,而地震灾害又具有极大的不可预测性,这也大大降低了利用地震反应监测检验抗震建筑结构设计的可行性。
1.3建筑结构设计人员的意识问题
现在不少的建筑结构设计人员不具备扎实的专业知识,缺乏足够的专业设计能力,导致设计出来的建筑物缺乏足够的抗震性能,留下一定的抗震安全隐患。另有一些建筑结构设计人员抗震安全意识不足,建筑设计时强调、注重建筑的外观美感,轻视建筑抗震整体协调问题,也对该建筑留下了一定的抗震安全风险。所以,建筑结构设计人员要继续专业学习,丰富自身的专业设计能力,要具有建筑抗震的危机意识,一定要站在人民的生命、财产安全的立场上考虑建筑结构设计:并要结合该建筑的具体使用功能,这样才能设计出抗震安全、外形美观、经济合理的建筑物。
2、建筑结构设计中的抗震设计
2.1建筑结构平立面体型的确定
建筑结构平立面布置也是影响建筑物抗震效能的一大重要因素。合理的建筑结构布置,不仅可以保证建筑物的稳定,还可以提高建筑物自身的抗震能力。在抗震设计中,如果该建筑的结构平立面布置合理,并且该建筑结构的布置符合建筑抗震规范要求,那么此建筑物势必会具备优秀的抗震能力。所谓的建筑结构平立面布置合理指的就是在设计建筑结构体型过程中,在保证使用功能的前提下,尽量选择建筑物平面规则、对称布置,这样才能保证该建筑同一楼层间平面刚度变化一致,其次尽量考虑建筑物竖向凹凸少,使得建筑竖向刚度变化上保持稳定,避免不同楼层之间抗震时刚度不稳的现象,这样合理的平立面布置对建筑抗震有利。在建筑结构抗震设计中,对于结构复杂的建筑物而言,良好的抗震缝的设计也非常重要,抗震缝两侧结构完全分开,中间间隙距离保证在地震作用下两侧结构不发生碰撞。抗震缝一般设置在结构变形的敏感部位。若抗震缝设置不当在地震发生时就会变成薄弱环节,不利该建筑物的抗震。
2.2建筑结构抗震材料的选择
在建筑结构设计中,材料是主要的承重原料,材料的刚度和塑性对建筑结构抗震的影响较大,为了确保建筑物的整体抗震性、稳定性,在选用拦手材料时,要结合本地的地震历史资料,选择合适的建筑材料。从抗震角度考虑,作为建筑材料应轻质、高强;构件间的连接应有良好的整体性、延性,且能发挥材料的全强度。按照此原则,钢结构是最符合抗震材料要求的,多次地震灾害实例表明钢结构的抗震性能好,但钢材的造价及维护费用较高。现浇钢筋混凝土结构整体性好,造价低廉,有较大的抗侧移刚度,经设计可保证结构具有一定的延性。但该材料也存在难以克服的弱点:当地震持续较长时间时,在反复的地震荷载作用下,构件刚度因裂缝的开展而递减,将混凝土挤碎。装配式钢筋混凝土结构施工方便,但它的抗震弱点在于框架节点等构件接头强度及变形能力均低于构件本身强度而形成薄弱环节,同时预制构件装配时会产生次应力,整个结构缺乏连续性和整体性,故这类结构不宜在高烈度地区采用。因此在建筑结构设计中,为了达到提高建筑抗震性能的目的,必须科学合理选择适合该建筑的建材。
2.3建筑场地的选择
选择合适的建筑场地也是能提升建筑结构抗震性能的。尽量选择土地成分及土地结构具有良好密度和硬性的场地,并且该场地土质成分均匀性良好,这样的场地作为建筑结构工程的建设场地,才能保证建筑场地范围内的土地能更好地、均匀地承受上部建筑结构的荷载。设计人员在建筑场地选择中应该避开软土、液化土、采空区以及河岸边缘等相关地段,避免因为上述地质范围中土体的密实度、坚硬度以及凝结度等相关性能的低劣而导致建筑物在应对地震灾害的过程中出现土体承重荷载能力不够的现象;对于一些容易发生滑坡、地陷以及泥石流等山体事故的危险地段,也应尽量避开选择其作为建筑结构的设计场地;同时尽量避免建筑场地选择在地震断裂带上,这样才能避免降低上部建筑结构对地震灾害作用力的抵抗性能。
2.4建筑结构参数计算
根据该地区的自然条件选择该建筑恰当的抗震级别和合理的抗震措施;根据不同建筑结构类型在面对地震冲击力时所具有的荷载作用力完成抗震设计参数的选择;使用先进的计算机技术,建立相应的建筑结构抗震计算模型对该建筑的抗震作用力进行清晰明确的计算,保证建筑与规划设计所选的抗震级别、抗震措施、抗震设计参数、抗震计算模型能够符合该建筑结构的抗震性能,保证该建筑抗震建筑结构设计过程中受力的合理性及科学性。
结语:
地震对于建筑物具有较强的破坏力,抗震设计是建筑结构设计中保证建筑物安全性、稳定性的最重要因素,提高建筑结构抗震能力是非常具有现实意义。在建筑结构抗震设计中,必须以建筑结构的实际情况为主,以强化建筑的抗震特性。
第2篇:工业与民用建筑结构抗震设计分析
一、概述
地震是我国一种极为常见的自然性灾害,在建筑结构领域其危害性是不言而喻的,严重的时候甚至会造成建筑物倒塌,危害着人们的生命与财产安全,这对于建筑的直接使用者的人生安全带来了极大的威胁。随着科学技术的发展和人们生活水平的不断提高,人们对建筑的要求也更加的严格,除了对于建筑物外观与形式上的要求,人们对于建筑物安全性、实用性和环保性的要求也逐步提高,针对当前我国建筑抗震性较差的现状。因此,工业与民用建筑在结构设计过程中,应该将抗震设计工作做好,保证其在正常使用中始终保持良好的抗震性能,保证在地震灾害来临时保证强大的稳定性。
二、结构抗震设计的重要性
我国是世界上遭受地震灾害最严重的国家之一。每年因为全国各地的地震所造成的人身意外与财产损失不计其数,究其原因,主要是因为建筑物缺乏必要的抗震设计。所谓抗震设计,是指对建筑物进行抗震设计。其中主要包括地震作用、抗震承载力计算和采取抗震构造措施来达到抗震的目的。对建筑物进行抗震设计主要是为了保障安全,所采取的措施应是与国民经济相适应的。举例来说,如果希望建筑物在地震过后依然完好无损,这不仅在抗震设计过程中会增加造价,而且在技术上对于设计人员也具有极高的挑战性。相反,如果抗震设计要求过低,使用者的安全必然会成为严重问题,可谓是后患无穷。基于国际趋势,从我国实际国情出发,提出一个适当的抗震设计标准是非常重要的。因此,国家也出台了相应的政策和措施,例如《建筑抗震设计规范》就提出了“三水准”的抗震设防目标:小震不破坏,可正常使用;设计烈度地震可修复使用;遭遇大震时不倒塌。
三、工业与民用建筑结构形式的特点
通过分析我国工民建结构抗震设计要求,可将工业与民用建筑的结构主要分成钢结构、砖木结构、框架结构及砌体结构等不同种类,下面主要针对这几种建筑结构形式的主要特点进行分析。
3.1砖木结构
砖木结构中,建筑的屋顶和楼板等皆采用木材作为主要承重结构,这种结构在我国传统民居非常常见,其优点在于结构简单、成本低廉柔韧性和适应性强,但其缺点是砖木结构不能保证砂浆的质量,所以现如今这种结构的建筑物已不多见,通常抗震能力比较差。
3.2砌体结构
砌体结构是一种比较常见的工业与民用建筑结构,通常情况下,进深与开间较小且较为规整、内墙较多的房屋会采用这种结构。因此,采取这种结构形式的建筑其抗侧力刚度是较好的。但是砌体结构的抗变形能力差很多,很容易出现开裂等问题,一旦遇到地震,砌体结构的建筑将会出现破损甚至局部坍塌的严重问题。
3.3钢结构
在目前我国的建筑行业中钢结构的使用范围非常广泛,钢结构可以充分保证建筑的强度、刚度、塑性和延性。钢结构自身重量较轻,加之其延性和塑性极高,因此可以有效地提高建筑物的抗震能力,避免建筑物出现倒塌的情况。然而,钢结构的耐火性能差,一旦发生火灾极易出现建筑安全问题,建筑成本也相对较高。
3.4框架结构
框架结构是指由梁、柱铰接成承重系统的建筑结构,这种结构的自重比较轻,同时空间分隔非常灵活,不仅可以保证建筑结构的抗震能力,同时还能节省建筑耗材,其缺点在于本身的刚度不足。
四、常见的工民建结构抗震的设计方法
首先,设计人员应以工民建筑结构的基本构造为主要设计原则。我国对于建筑的屋顶电梯,楼道构造的设计等等都已经有强制性的规范内容,进而使整个建筑成为一个较为牢固的整体,加强提出部分和其余部分的吻合度。
其次,设计人员应当以工民建筑规划和场地为依据。为了提高工民建的抗震水平,很多开发商修建建筑之前事先都需要对建筑场地进行科学准确的测定和选择。合理的设计抗震层也是结构抗震设计中的必要环节,抗震层对于建筑物未来的稳定性具有十分重要的作用。众所周知,建筑物的使用周期较长,对于建筑出入口的障碍物将严重妨碍地震发生时人员的疏散速度,所以,对于建筑出入口的障碍物必须进行及时的清理,建筑专业进行设计时应当适当提高出入口的高度和宽度,确保使用者在发生紧急情况时能够及时的流通和疏散。
最后,设计人员应当以结构性能目标为依据。工民建筑抗震设计目的在于当地震发生时能够在最大程度内保障人员的安全疏散和撤离,将人员伤亡和财产损失尽量控制在最低限度。有效的预防地震灾害所带来的严重损失。
结束语:建筑的抗震设计对于一栋建筑整体的优劣评价具有较大的影响,建筑结构的防震设计是保证建筑物稳定的基础,也是对人们生命及财产安全的有效保障。
第3篇:当前建筑结构抗震设计分析要点
引言
随着经济的发展,城市化进度的加快,建筑工程也逐渐增多。从当前的实际情况来看,由于我国地质条件的复杂性,建筑工程施工存在一定的困难性。为了保障工程的质量,就要对建筑工程的地质条件进行精准的分析,采用科学有效的方法进行抗震设计的分析,使建筑物的抗震性能得到真正的提高,进而使建筑的稳定性和可靠性得到保障。
1.选择合适的场地
建筑的抗震设计中,最重要的一点就是要选择好建筑的场地。建筑物在地震中受破坏的程度与地质情况直接相关,地质情况不同,破坏程度也是不一样的,所以必须选择合适的场地进行施工,这样才能最大程度地减轻地震对建筑物的破坏。在建筑场地选择的过程中,要综合考虑实际的地震活动状况,对地质情况做合理的调查,得出准确的数字,并且以此项调查为前提和基础,对所选的场地做全面的、细致的分析与评价,做好所选地段的抗震设计等级的评估工作。通过评估,尽可能的回避那些受地震影响较为严重的场地,像容易液化的土质、软弱土质、较高的又相对孤立的山丘地带、非岩质陡坡以及边坡边缘等地段;而对于无法规避的场地,要考虑地震作用时地基不均匀沉降或其他不利影响,并采取合理的抗震加强措施,比如可结合加强基础与上部结构的方法进行。总体来说,在进行建筑场地选取的过程中,岩石或者是基土密度较高的土质是最适合进行抗震设计的,尽可能的规避软性地基土,这样对建筑物的抗震性能的提高使非常有利的。
2.抗震建筑结构相关材料的选择
建筑结构材料质量的高低,直接决定着地震灾害发生时建筑物的安全性。钢筋的韧性相较于别的材料来说,韧性更高一些,因此比较适合使用到抗震设计的建筑当中,如果钢筋的受力主要来自于纵向力的话,则要对钢筋进行热轧处理,主要有HRB335级和HRB400级以及强度更高的高性能钢筋;对于箍筋,则是以HRB335,HRB400级热轧钢筋为佳。在建筑结构材料中,其抗震性能是必须考虑的因素,同时要将建筑成本与抗震性能的最佳平衡点找准,尽可能的用最低的成本投入获得最佳的抗震效果。
3.建筑结构的规则性
在建筑结构设计中,要保证建筑结构的规则性,从而使其承载力均匀分布,提高建筑的抗震性能和可靠性。尽量避免不规则的建筑结构平面,防止建筑在地震灾害中倒塌。
3.1建筑结构平面力求简单规则
在进行设计时,应该选择较为规整的建筑结构平面布置,这样才能使建筑在地震灾害发生时所受的地震力分布均匀。比如平立面不宜有凹角结构的存在,如果凹角是不可避免的,就需要满足一定的设计条件,即房屋平面的突出部分的长度与宽度比要适中,长度最好与宽度相当,与该方向的总长度差不能超过百分之三十。房屋立面局部收进的尺寸大小也要合适,不能超过该方向总体尺寸的百分之二十五。房屋平面的总长度不能太长,结构平面的长宽比不能太大。
3.2建筑平立面的刚度和质量分布力求对称均匀
在抗震概念设计中,最重要的一项原则就是要确保对称和均匀。如果结构不够对称,那么在地震发生时,发生扭转的情况就会十分明显,不利于建筑的抗震性。在设计时要计算出薄弱侧的较大位移及构件的内力和变形,并采取相应措施进行加强。
4.增强建筑物的刚度及整体性
建筑结构的抗震能力的具体情况与结构的刚度和整体稳定性密切相关。现浇钢筋混凝土楼板及屋盖可消除滑移、散落问题,具有整体性好、水平刚度大的优点,是较理想的抗震构件,可以增大楼板的刚度,增强房屋的整体性。因此,现在较为理想的增强建筑结构刚度和整体稳定性的方法就是采现浇楼、屋盖,除此之外,还可以在适当的部位增设构造柱,配置构造钢筋,设置配筋圈梁。通过上述方法,可在一定程度上使结构空间的刚度得到增强,使结构整体的稳定性得到提升,使建筑的抗震性能也得到相应的提高。
5.隔震和消能减震设计
常规建筑只需要满足普通抗震需求即可,但是有些特殊建筑对于抗震性能要求较高,特别在隔振、消能减震等方面提出了更高要求。首先要考虑场地因素,选择土质密实度较高的地基,降低共振发生几率,从而减轻地震发生时建筑遭受的破坏。其次要对原材料进行合适的选取,建筑材料一定要在隔振、消能方面具有特别好的延性,这样能够使建筑不会太多的受到地震的破坏。
6.保证结构的延性
建筑结构的延性与结构的强度的重要性是一样的,因为在较强的地震灾害中,建筑结构主要靠延性来抵抗非弹性变形,防止倒塌。
为了使钢筋混凝土结构具有相应的延性,通过需要经过三个步骤来实现,分别是选取一个合适的可以接受的塑性变形机构;采取必要的措施增强各个类型的结构构件的抗剪能力;通过箍筋加密的方式,使轴压比得到有效的控制,确保可能出现塑性铰的位置具有所需要的塑性转动能力和塑性耗能能力。
7.常用的加固设计
为了使建筑结构的抗震能力得到切实的提高,应该结合建筑结构的实际情况进行相应的加固措施的采取,要想选择合适的加固方法,应从以下几个方面进行考虑:对于结构设计中存在的问题,应使用具有较高抗震能力的构件代替原有构件,或者是根据实际情况增加构件,对建筑进行加固;如果建筑设计的承载力需要提高,那么就可以利用原截面扩大和构件的增设等方法来完成;对于那些建筑结构的部分构件,可以有针对性做以调整,适当的加固,来分散地震时产生的能量,进而降低破坏性。
8.建筑结构参数分析
参数设计指的是计算地震作用和房屋各构件的地震响应情况。进行结构设计时,应结合建筑结构的实际情况,建立精准的计算模型与数据库,根据设计要求进行正确的计算与合适的处理。在进行较为复杂的建筑结构的计算的时候,需要采用两个以上的不同模型,还要与实际相结合,采取相适应的计算理论。对分析出的结果应该经过结构设计人员的判断,在保证科学、合理后方可用于实际工程设计。复杂高层建筑抗震计算时宜考虑扭转效应,同时振型数应结合具体实际工程要求,使计算振型数实际参与质量百分比不少于90%。总之,建筑结构计算由于数据量较大,需要计算机进行多次分析,并且根据计算结果,进行科学分析,不断的调整,才能得到较为合适的结果,从而使建筑物在地震灾害中的安全得到切实的保障。
结语:
随着时代不断发展,我国建筑行业有了长远的发展,建筑质量随之提高,而建筑的抗震设计是建筑质量得以保障的基础。世界各国在结构抗震设计方面做出了很大努力,并取得了突出的成绩,但是地震灾害的发生存在较强的不确定性,因此对当前建筑结构抗震设计提出了更高的要求。在建筑抗震设计中,设计人员应从结构整体的角度出发,结合抗震设计分析要点,创造出更加安全、实用、经济美观的建筑。
第4篇:高层建筑结构抗震设计存在的问题及解决对策
前言
高层建筑结构的抗震设计,是全社会广泛关注的问题,倘若抗震指标和抗震级数达不到要求,则内部的办公人员、居住人员都将面临严重的生命安全威胁。针对高层建筑结构的抗震设计问题予以解决,将是今后的重点工作。
1.高层建筑结构的抗震设计问题
1.1消防结构设计问题
从客观的角度来分析,在高层建筑结构的抗震设计当中,消防结构的设计是非常重要的组成部分,且产生的影响较为深刻。本文认为,消防结构设计问题,突出表现在以下几个方面:第一,可燃性建筑材料的大量应用。当前的高层建筑结构比较复杂,选择应用的材料较多。尤其是混合材料的应用,促使很多的高层建筑结构都面临着严重的火灾威胁。一旦某一个楼层出现了火灾隐患,那么抗震等级将会直接下降,无法更好的保护建筑内部的人员安全。第二,消防系统、疏散通道的设计非常不合理。由于高层建筑结构的高度比较突出,且在面积上非常大,消防系统的设计、疏散通道的设计,都要随之而提升。相反的,当前的很多高层建筑结构,疏散通道方面表现为狭窄的状态,无法直观的找到具体位置:消防系统的设计,并不能达到“系统化”的要求,仅仅是安置了一些而已,消防水平不高。这种隐患严重的高层建筑结构,在出现火灾的事故后,坍塌程度非常严重、摧毁速度也比较快。
1.2抗震结构设计问题
由于城市的开发力度不断增大,很多地区的地下空间都被全面开发,由此对地上的高层建筑结构造成抗震的威胁。我国有很多的地区都位于大陆板块交界地带,因此发生地震的频率、地震等级都比较高。综合而言,高层建筑结构的抗震结构设计问题,已经成为了亟待解决的安全隐患。首先,有相当数量的高层建筑结构,在设计的过程中,不考虑建筑物的综合抗震效果。这就导致外部隐患或者是内部隐患出现了持续加重的情况,客观上的抗震标准达不到要求。其次,设计人员针对抗震结构的设计,在主观上并不是特别的重视。
1.3抗风结构设计问题
地震灾害来临时,有些情况会面临大风的影响,风力等级的增加,无异于扩大了地震的破坏力。所以。我们在高层建筑结构的抗震设计当中,还必须针对抗风结构的设计问题进行系统的分析。在当前高层建筑抗风结构设计中,设计师多重视对外在的墙体、装饰物和玻璃的保护,却没有重视对建筑主体结构的保护,如果当建筑物所承受的风力荷载超过承受要求之后,虽然表面上没有表现出明显的变化特征,在建筑物的主体结构却受到了一定破坏,存在极大的安全威胁。
2.高层建筑结构抗震设计的对策
2.1优化消防结构设计
优化消防结构设计,可从以下几个方面出发:第一,选择建筑材料的过程中,要充分考虑到建筑材料的耐火特点,在火灾事故发生时,要保证建筑材料本身的性质稳定,不会助长火灾的蔓延速度。第二,针对建筑的防火带设置要高度关注。很多高层建筑结构的防火带设计非常草率,无实际的作用。真正的防火带设计,必须充分结合高层建筑结构的特点、抗震设计的要求、消防的标准等,设置完毕后,还要对防火带进行检查和分析,确保能够有实际效果后,再投入使用。第三,将智能灭火系统、防排烟系统、报警系统等进行彻底的优化,增加智能操作的内容,提高对高层建筑结构内部的观察与分析,发现安全隐患及时处理,降低损失。
2.2强化抗震结构设计
抗震结构的设计,必须要达到国家的固定标准,同时要在多方面提高对内部人员的保护作用,能够最大限度的提供相应的帮助,实现抗震综合性能的巩固。例如,通过对抗震数据的精确计算和分析,从建筑物的地基结构设计、建筑物主体结构设计以及承重墙、主梁等抗震构件结构设计的方面综合考虑。全面加强建筑物的抗震能力。比如,在对剪力墙的抗震结构进行设计中,应该充分考虑剪力墙的抗震要求,设置单独的承重墙和承重柱:在对建筑整体抗震结构进行设计时,应该按照规范要求从最底层开始进行计算,而不应该将地下室以及地下车库抛出在外。
2.3深化抗风结构设计
与一般的建筑结构不同,高层建筑结构的抗风结构设计,是抗震设计的外部保障及内部协调部分,具有较大的积极作用。以往的设计问题在今后不能反复的出现,要从本质上将消极影响全面的降低。第一。必须要将水平力的作用进行充分的考虑,当风力作用对高层建筑结构产生干扰的时候,要确保高层建筑结构的风力荷载较高,加强对风力作用的承载程度。第二,针对高层建筑结构的主体进行分析和研究,从建筑本身的特点和日后的服务方向出发,采取系列的加固措施。例如,尝试应用高级砂石、先进的施工技术,强化地基的巩固程度,由此来确保高层建筑结构更加的稳定,面对大风的威胁可以有效应对。第三,必须要在耗能结构的设计上进行深入的分析。比如,楼板等非承重的构件当中。耗能设计的分析和落实,可以减少风能的不利影响,以此来实现“顺势而为”的效果,从而为抗震水平的提升,提供更多的保障。
3.结束语
本文对高层建筑结构设计存在的问题、对策展开深入的分析,从已经掌握的情况来看,很多地区的高层建筑结构均获得了优化,抗震设计能够充分的联系实际,抗震等级有所提升,告别了以往的各项错误情况,今后,针对抗震设计的研究需更加深入,强化对高层建筑的保障,为内部人员提供更多的服务和安全保护。
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Ⅵ 结构的地震反应有哪些因素
建筑结构由地震引起的振动反应称为地震反应,包括地震在建筑结构中引起的内力、变形、位移、速度和加速度等。
由定义可以看出,地震反应主要涉及两个方面一个是地震,另一方面是建筑物,所以建筑结构的地震反应高仿的影响因素也可以归结为以上两个方面:地震因素和建筑结构因素。
建筑结构因素:
1.质量
在多质点体系的水平地震作用的计算过程中,水平地震作用是以结构的惯性力来代表的,质量越大,惯性力也越大。
2.刚度
结构的变形和位移在内力既定的情况下,取决于结构的构件和整体的刚度。结构的刚度越大,其变形和位移就越小。
3.自振周期
由于场地土的滤波和放大作用,会在既定的场地上形成某种频率占主导地位的波形,而建筑结构的周期要避开这种波的卓越周期,以免发生共振。
地震因素:
1.地震波
震源释放能量的形式是地震波,地震波传到地面后引起地表的运动,从而引起建筑结构的地震反应。地震动的三要素是幅值、频谱、持时。
1.1
幅值
最大幅值是描述地震地面运动强烈程度的最直观参数。通常情况,幅值越大,地面运动越强烈,相应的震级也越大,从而带来的建筑结构的地震反应也越大。
1.2
频谱
地震发生时,,其加速度波形含有多种频谱成分,并在不同的场地土和地基上表现出不同的特性。一般的,软土地基上,加速度波形长周期分量比较显著,对此类地基上自振周期较长的结构有较重的影响:反之,在硬土地基上,短周期波形比较显著,对上迟余部自振周期较短的结构物有更不利的影响。
1.3
持时
地震加速度波形的持续时间对结构的地震反应有重要的影响,并且,这种影响主要表现子结构开裂后。在结构物已开裂时,持续时间越长,引起的结构反应也越大,造成结构损害的可能性就越大。
2.场地与地基
2.1
场地
建筑物的选址对结构地震反应有重要的影响,应选择有利场地,避开不利场地,杜绝危险场地。断层带、突兀地等场地对结构的危害较平坦场地为重。
2.2
地基
从震源传来的地震波经场地土的滤波作用,如在坚硬场地会过滤掉周期较长的震波;在软弱场地过滤点周期较短的震波。
3.周期
当戚旦纤地震卓越周期接近建筑物自振周期时,会引共振,从而加大结构的地震反应。
Ⅶ 如何进行结构地震作用计算有哪些方法,写出各个方法的计算步骤,谢谢
答:(
1
)
地震时,
多
层砌体结构的破坏主要是由于水平地震作用
引
起,由于多
层砌体结构的高度不超过
40m,
质量和刚度沿高度分布比较均匀
,
水平振动以剪切变形为主,
因此在进行结构抗震计算时可以采用底部剪力法计算。
在计算时,
多
层砌体房屋可视为嵌固于基础顶面竖立的悬臂梁,
将各层质量集中于各层楼盖处。
计算地震作用
时,
建筑的重力荷载代表值应取结构和构配件自
重标准值和各可变荷载组合值之和。
结构总水平地震作用
标准值为水平地震影响系数和结构等效重力荷载的乘积。
对于多
层砌体结构结构等效重力荷载的乘积为总重力荷载代表值的
85%。
然后将结构总水平地震作用
标准值在各个质点上按照该质点的重力荷载代表值和其计算高度的乘积的比例进行分配。
(
2)
水平地震剪力在墙体中的分配:
对于横向水平地震剪力来说,
如为刚性楼盖,
按抗侧力构件等效刚度的比例进行分配;
对于柔性楼盖,按抗侧力构件两侧相邻的抗侧力构件之间一半面积上上的重力荷载代表值的比例分配,
对于半刚性楼盖,
取上述两种分配结果的平均值进行分配。
Ⅷ 我国建筑结构的抗震设计思路
随着建筑结构抗震相关理论研究的不断发展,结构抗震设计思路也经历了一系列的变化。最初,在未考虑结构弹性动力特征,也无详细的地震作用记录统计资料的条件下,经验性的取一个地震水平作用(0.1倍自重)用于结构设计。结构抗震设计思路经历了从弹性到非线性,从基于经验到基于非线性理论,从单纯保证结构承载能力的“抗”到允许结构屈服,并赋予结构一定的非弹性变形性能力的“耗”的一系列转变。
1 现代抗震设计思路及关系
在当前抗震理论下形成的现代抗震设计思路,其主要内容是:
1.1 合理选择确定结构屈服水准的地震作用。一般先以一具有统计意义的地面峰值加速度作为该地区地震强弱标志值(即中震的),再以不同的R(地震力降低系数)得到不同的设计用地面运动加速度(即小震的)来进行结构的强度设计,从而确定了结构的屈服水准。
1.2 制定有效的抗震措施使结构确实具备设计时采用的R所对应的延性能力。其中主要包括内力调整措施(强柱弱梁、强剪弱弯)和抗震构造措施。
现代抗震设计理念是基于对结构非弹性性能的研究上建立起来的,其核心是 关系,主要指在不同滞回规律和地面运动特征下,结构的屈服水准与自振周期以及最大非弹性动力反应间的关系。其中R为弹塑性反应地震力降低系数,简称地震力降低系数;而μ为最大非弹性反应位移与屈服位移之比,称为位移卜耐梁延性系数。
随着对地震作用规律认识的深入,这一规律已被各国规范所接受。在抗震设计时,对在同一烈度区的同一类结构,可以根据情况取用不同的R,也就是不同的用于强度设计的地震作用。当R取值较大,即用于设计的地震作用较小时,对结构的延性要求就越严;反之,当R取值较小,即用于设计的地震作用较大时,对结构的延性要求就可放松。
2 保证结构延性能力的抗震措施
合理选择了结构的屈服水准和延性要求后,就需要通过抗震措施来保证结构确实具有所需的延性能力,从而保证结构在中震、大震下实现抗震设防目标。系统的抗震措施包括以下几个方面内容:
2.1 “强柱弱梁”:人为增大柱相对于梁的抗弯能力,使钢筋混凝土框架在大震下,梁端塑性铰出现较早,在达到最大非线性位移时塑性转动较大;而柱端塑性铰出现较晚,在达到最大非线性位移时塑性转动较小,甚至根本不出现塑性铰。从而保证框架具有一个较为稳定的塑性耗能机构和较大的塑性耗能能力。
2.2 “强剪弱弯”:剪切破坏基本上没有延性,一旦某部位发生型运剪切破坏,该部位就将彻底退出结构抗震能力,对于柱端的剪切破坏还可能导致结构的局部或整体倒塌。因此可以人为增大柱端、梁端、节点的组合剪力值,使结构能在大震下的交替非弹性变形中其任何构件都不会先发生剪切破坏。
2.3 抗震构造措施:通过抗震构造措施来保证形成塑性铰的部位具有足够的塑性变形能力和塑性耗能能力,同时保证结构的整体性。
这一系统的抗震措施理念已被世界各国所接受,但是对于耗能机构却出现了以新西兰和美国为代表的两种不完全相同的思路。首先,这两种思路都是以优先引导梁端出塑性铰为前提。
不需要被塑性力学的机构概念所限制,只要能在大震下实现以下的塑性耗能机构,就能保证抗震设计的基本要求:①以梁端塑性铰耗能为主;②不限制柱端塑性铰出现(包括底层柱底),但是通过适当增强柱端抗弯能力的方法使它在大震下的塑性转动离其塑性转动能力有足够裕量;③同层各柱上下端不同时处于塑性变形状态。
我国的抗震措施中对耗能机构的考虑也基本遵循了这一思路,采用了“梁柱塑性铰机构”模式,而放弃了新西兰的基于塑性力学的“理想梁铰机构”模式。
抗震设计中我们为了避免没有延性的剪切破坏的发生,采取了“强剪弱弯”的措施来处理构件受弯能力与受剪能力的关系问题。值得注意的是,与非抗震抗剪破坏相比,地震作用下的剪切破坏是不同的。
延性对抗震来说是极其重要的一个性质,我们要想通过抗震措施来保证结构的延性,那么就必须清楚影响延性的因素。对于梁柱等构件,延性的影响因素最终可归纳为最根本的两点:混凝土极限压应变,破坏时的受压区高度。影响延性的其他因素实质都是这两个根本因素的延伸。在抗震设计中为保证结构的延性,常常采用以下措施:控制受拉钢筋配筋率,保证一定数量受压钢筋,通过加箍筋保证纵筋不局部压屈失稳以及约束受压混凝土,对柱子限制轴压比等。
3 我国亩数抗震设计思路中的部分不足
我国在学习借鉴世界其他国家抗震研究成果的基础上,逐渐形成了自己的一套较为先进的抗震设计思路。其中大部分内容都符合现代抗震设计理念,但是也有许多考虑欠妥的地方,需要我们今后加以完善。
最值得我们注意的是,与国外规范相比,我国抗震规范在对关系的认识上还存在一定的差距。欧洲和新西兰规范按地震作用降低系数(“中震”的地面运动加速度与“小震”的地面运动加速度之比)来划分延性等级,“小震”取值越高,延性要求越低,“小震”取值越低,延性要求越高。美国UBC规范按同样原则来划分延性等级,但在高烈度区推荐使用高延性等级,在低烈度区推荐使用低延性等级。这几种抗震思路都是符合规律的。而目前我国将地震作用降低系数统一取为2.81,而且还把用于结构截面承载能力设计和变形验算的小震赋予一个固定的统计意义。对延性要求则并未按R-μ关系来取对应的,而是按抗震等级来划分,抗震等级实质又主要是由烈度分区来决定的。这就导致同一个R对应了不同的μ,从而制定了不同的抗震措施,这与R-μ关系是不一致的。这种思路造成低烈度区的结构延性要求可能偏低的结果。
4 常用抗震分析方法
伴随着抗震理论的发展,各种抗震分析方法也不断出现在研究和设计领域。在结构设计中,我们需要确定用来进行内力组合及截面设计的地震作用值。对结构抗震性能进行分析是抗震研究的一项重要内容,非线性时程分析,非线性静力分析是目前常用的几种抗震分析方法。它们的基本原理和步骤是先以某种方法得到结构在可能遭遇地震作用下所对应的目标位移,然后对结构施加竖向荷载的同时,将表征地震作用的一组水平静力荷载以单调递增的形式作用到结构上,在达到目标位移时停止荷载递增,最后在荷载中止状态对结构进行抗震性能评估,判断是否可以保证结构在该水平地震作用下满足功能需求。
从现代抗震设计思路提出至今,世界各国的抗震学术界和工程界又取得了许多新的成果,比如进行了大量钢筋混凝土构件的抗震性能试验;通过迅速发展的计算机技术编制了准确性更好的非线性动力反应程序;在设计方法上也不再拘泥于以前单一的基于力的传统抗震设计方法,开始尝试基于性能和位移的新的抗震设计理念。在这样的环境中,我国的抗震设计思路也应该在完善自身不足的同时,不断向前发展。
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Ⅸ 结构抗震计算的原则
结构抗震有哪些计算原则?
1、一般情况下,可在建筑结构的两个主轴方向分别考虑水平地震作用并进行抗震验算,各方向的水平地震作用全部由该方向抗侧力构件承担。
2、有斜交橡茄宏抗侧力构件的结构,当相交角度大于15时,宜分别考虑各抗侧力构件方向的水平地震作用。
3、质量和刚度明显不均匀、不对称的结构,应考虑水平地震作用的扭转影响,同时应考虑双向水平地震作用的影响。
4、不同方向的抗侧力结构的共同构件(如框纳态架结构角柱),应考虑双向水平地震作用的影响。
5、8度和9度时的大跨度结构、长悬臂结构、烟囱和类似高耸结构及9度时的高层建筑,应考虑竖向地震作用。
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